INTRODUÇÃO A QUÍMICA

O que é quimica? Ciência que estuda a estrutura, composição,

propriedades, e as transformações dos materiais.

QUÍMICA: UMA CIÊNCIA EM DOIS NÍVEIS

NÍVEL MACROSCÓPICO NÍVEL MICROSCÓPICO

Macroscópico – trata das propriedades dos objetos grandes e visíveis

Microscópico – interpreta estes fenômenos em função do rearranjo de átomos.

Símbolos químicos

Equações matemáticas

OS DIFERENTES RAMOS DA QUÍMICATradicionalmente o campo da química tem sido organizado

em três ramos principais:- Química orgânica – compostos do carbono.- Química inorgânica – demais compostos.- Físico-química – princípios da química

Hoje, falamos de muitos outros ramos da química, incluindo:- Bioquímica – moléculas biologicamente importantes- Química analítica – identificação e quantificação de

substâncias- Química teórica – modelos matemáticos- Engenharia química – química industrial- Biologia molecular – função dos organismos vivos em

função da composição molecular.- Ciência dos materiais – estrutura químicas de materias.

MATÉRIA E ENERGIASempre que tocamos, vertemos ou pesamos algo estamos tratando com matéria.

Mas afinal, o que é MATÉRIA?

A definição mais simples é que matéria é qualquer coisa que tem massa e ocupa espaço.

SUBSTÂNCIA – é uma forma simples e pura da matéria

Substâncias, e a matéria em geral, existem em uma variedade de formas, chamados de estados da matéria.

SÓLIDO – é uma forma rígida da matéria

LÍQUIDO – é uma forma fluída da matéria que tem uma superfície bem definida e que toma a forma do recipiente que a contém.

GASOSO – é uma forma fluída da matéria que ocupa todo o recipiente que a contém

substância simples

mistura

PROPRIEDADES FÍSICASOs químicos distinguem as propriedades da matéria em físicas

e químicas.

- PROPRIEDADE FÍSICA – é uma característica que podemos observar ou medir sem mudar a identidade da substância. Ex: massa, temperatura, ponto de fusão, dureza, cor, estado da matéria, densidade.

As propriedades físicas intensivas não dependem da quantidade de substância presente (temperatura, umidade).

As propriedades físicas extensivas dependem da quantidade de substância presente (massa, volume).

- PROPRIEDADE QUÍMICA – refere-se à habilidade de uma substância de transformar-se em outra substância.

FENÔMENOS FÍSICOS E QUÍMICOS

Fenômeno físico – A composição da matéria é preservada, ou seja, permanece a mesma antes e depois do fenômeno embora possa ter sua aparência modificada.

RASGAR PAPEL.

IMÃ ATRAINDO LIMALHA DE FERRO.

A NAFTALINA PASSA DIRETAMENTE DO ESTADO SÓLIDO PARA O GASOSO, OU SEJA, SUBLIMA.

O PROCESSO DE FUSÃO DEVIDO ÀS ELEVADAS TEMPERATURAS, FORMA O PLASMA, ESTADO DE

MATÉRIA EM QUE EXISTEM ÍONS E ELÉTRONS LIVRES.

NITROGÊNIO LÍQUIDO

NAS ERUPÇÕES VULCÂNICAS, MUITAS ROCHAS SOFREM

TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS, MAS TAMBÉM HÁ ALTERAÇÃO

NO ESTADO FÍSICO.

Fenômeno químico – A composição da matéria é alterada, sua composição antes de ocorrer o fenômeno é totalmente diferente.

AÇÚCAR SENDO AQUECIDO.

QUEIMA DE PAPEL.

PREGO ENFERRUJADO (FERRO + OXIGÊNIO).

QUEIMA DA PARAFINA.

LEITE TRANSFORMADO EM COALHADA PELA AÇÃO DE MICROORGANISMOS.

É uma medida da capacidade de realizar trabalho. Portanto, energia é necessária para levantar um peso ou para forçar uma corrente elétrica através de um circuito. Quanto maior a energia de um objeto, maior sua capacidade de realizar trabalho.

Existem três formas importantes de energia em química:- Energia cinética- Energia potencial- Energia eletromagnética

Medidas de energia são dadas na unidade chamada joule (J).1 J = 1 Kg.m2.s-2

ENERGIA

- ENERGIA CINÉTICA – é a energia que um corpo possui devido ao seu movimento.

- ENERGIA POTENCIAL – é a energia que um corpo possui em função de sua posição.

- ENERGIA ELETROMAGNÉTICA – um campo eletromagnético é gerado pela aceleração de partículas carregadas e consiste de um campo elétrico oscilante e de um campo magnético oscilante. Um campo eletromagnético transporta energia pelo espaço.

Ek = ½ mv2

Ʋ = mgh

TESTE SEUS CONHECIMENTOS

Identifique todas as propriedades e fenômenos químicas e físicas as mudanças nesta afirmação: “A temperatura da terra é um fator importante para o amadurecimento das laranjas, porque afeta a evaporação de água e a umidade do ar circundante”.

Resposta: A temperatura e a umidade são propriedades físicas. O amadurecimento das laranjas é um fenômeno químico e a evaporação da água é um fenômeno físico.

ELEMENTOS E ÁTOMOS

Um elemento é uma substância composta de uma única espécie de átomo.

Os gregos pensavam que tudo na natureza era resultado da combinação na natureza de quatro elementos – terra, ar, fogo, água.

Essa ideia é similar a ideia moderna de elementos, mas baseados em experimentos sabe-se que existem na verdade uma centena de elementos que constituem toda a matéria na natureza.

ÁTOMO E MODELO ATÔMICO Um átomo é a menor partícula que pode existir de

um elemento.

O que é um modelo em ciência?

A mesma árvore pode possuir diversos modelos diferentes, cada um com suas características e limitações que atendem a um determinado propósito.

J. Dalton foi o primeiro a propor um modelo atômico convincente.

Hipótese atômica de Dalton: Todos os átomos de um dado

elemento são idênticos. Os átomos de diferentes elementos

têm massas diferentes Um composto é uma combinação

específica de átomos de mais de um elemento.

Em uma reação química, os átomos não são criados nem destruídos mas trocam de parceiros para produzir novas substâncias.

Segundo Dalton, os átomos eram

esferas maciças como uma bola de

bilhar.

DESCOBERTA DO ELÉTRON A natureza elétrica da matéria foi esclarecida

notavelmente com as informações obtidas por W. Crookes ao realizar seus experimentos com tubos de descarga de gás ou tubos de Crookes (1850).20.000 V

DEFLEXÃO DE RAIOS CATÓDICOS POR CAMPOS ELÉTRICO E MAGNÉTICO

Experimento de J.J. Thomson (1897)

J.J. Thomson

As partículas do raio catódico são negativas e estão presentes em toda a matéria.Esses raios foram chamados de eletron.

EXPERIMENTO DE E. GOLDSTEIN

Raio canal

Goldstein descobriu que os raios canal tratavam partículas positivas;

Os raios catódicos gerados no ânodo, elétrons, chocam-se com moléculas do gás levando-as a ionização;

Portanto, partículas positivas também fazem parte de toda matéria

MODELO DE THOMSON

Átomo é eletricamente neutro, composto de uma parte positiva grande e pesada e uma quantidade de elétrons menores e mais leves

EXPERIÊNCIA E MODELO DE RUTHERFORD (1911)

ÁTOMO DE THOMSON/ ÁTOMO DE RUTHERFORD

• Núcleo composto de partículas maiores que o elétron com carga igual mas de sinal contrário;• Elétrons estariam em uma orbita fixa em torno do núcleo num grande espaço vazio

ÁTOMO MODERNO

É um descendente do átomo de Rutherford.

Acreditamos que o átomo seja composto de: Um núcleo pequeno que compreende toda a

carga positiva e praticamente toda a massa do átomo composto de prótons e nêutrons.

Uma região extranuclear, composta de elétrons.

Partícula Símbolo Carga* Massa (kg)

elétron e- -1 9,109x10-31

próton P +1 1,673x10-27

nêutron n 0 1,675x10-27

Propriedades das partículas subatômicas

Um átomo individual é especificado por dois números:número atômico (Z): número de prótons

(núcleo). Um átomo eletricamente neutro ou estável, tem número de elétrons igual ao de prótons, ou seja, Z = p = e-;

número de massa atômica (A): número total de núcleos (partículas do núcleo: prótons e nêutrons), ou seja, A = p + n.

Para identificar um átomo utiliza-se a seguinte notação:

sendo que X indica o símbolo do elementoExemplo:

Assim todos os átomos de um mesmo elemento tem o mesmo número atômico (z), mas pode ter massa diferente.

Átomos com mesmo número de atômico, mas diferentes números de massa são chamados isótopos.

EXERCÍCIOS

1) Diga quantos: (a) prótons e (b) nêutrons estão presentes no núcleo dos seguintes átomos: 14

7N, 157N, 179

73Ta, 23492U. Quais átomos são

isótopos e quais representam elementos diferentes?

2) Dar o número de elétrons presentes nos seguintes átomos ou íons: 16

8O, O2-, 2311Na,

Na+, 8838Sr, Sr4+.

MASSA ATÔMICA 1 unidade de massa

atômica (uma) corresponde a 1/12 da massa do 12

6C.

105B = 19,78%

B

10,8115

115B = 80,22%

Abundância isotópica do Boro

partícula Massa (kg)

p 1,673x10-27

n 1,675x10-27

A massa atômica de um elemento é calculada pela media ponderada das massas dos isótopos deste elemento.

A abundância isotópica é calculada pela técnica de espectroscopia de massa.